Endoprotézy se v Česku transplantují půl století. Nové technologie slibují i náhradu kmenovými buňkami

„Začátky moderní endoprotetiky ve světě položil John Charnley v Británii tím, že vyvinul a od roku 1962 začal implantovat totální endoprotézu kyčelního kloubu s nízkým třením mezi kovovou hlavicí a polyetylénovou jamkou,“ popisuje Martin Krbec z Fakultní nemocnice Královské Vinohrady v Praze.

Jako hlavičku kloubu použil Charnley nerezový ocelový balonek, který seděl na dříku vsunutém do stehenní kosti. Pánevní část kloubu pak nahradila vysoce molekulární umělá hmota a dohromady vše spojil takzvaný kostní cement.

Britská metoda se rychle rozšířila do kontinentální Evropy, kde se o její další vývoj zasloužil Maurice Edmond Müller ze švýcarského St. Gallenu. V roce 1966 pak tuto metodu na kongresu SICOT (asociace sdružující ortopedické společnosti zemí z celého světa) v Paříži uznala odborná veřejnost za oficiální metodu léčby pokročilých artrotických změn kyčelního kloubu.

Delikátní artikl

„V roce 1968 pracoval profesor Oldřich Čech na ortopedické klinice v St. Gallen a přinesl domů švýcarské zkušenosti, které mu umožnily v únoru 1969 implantovat první totální endoprotézu kyčelního kloubu nejenom v Československu, ale v celém východním bloku tehdy rozdělené Evropy,“ dodává profesor Krbec.

Sám Oldřich Čech na operaci z února devětašedesát vzpomíná: „Bylo úžasné účastnit se vzniku endoprotetiky velkých kloubů jako nové disciplíny v ortopedii. Moje studijní pobyty v Paříži u profesora Judeta a v St. Gallen u profesora Müllera v polovině 60. let mě ujistily v přesvědčení, že se nám dostává do rukou prostředek umožňující návrat plného zdraví lidem trpícím neztišitelnými bolestmi kyčelního kloubu v důsledku těžké artrózy. Proto jsem začal hledat tuzemského partnera schopného vyrábět tak delikátní artikl, jakým je endoprotéza.“

Měl tehdy štěstí, že v závodě Antikoro kladenské Poldovky pracovalo dost konstruktérů a řemeslníků, kteří mu dokázali pomoci vyvinout vlastní endoprotézu na dobové úrovni. I díky tomu mohl nabídnout pacientům lepší kvalitu života bez bolesti včetně návratu do zaměstnání či k dřívějším sportovním aktivitám. „Právem byla implantace TEP kyčelního kloubu charakterizována jako jedna z nejpřínosnějších léčebných metod dvacátého století,“ dodává Čech.

Nejen artróza

S odstupem necelých šedesáti let od britského průlomu je již endoprotéza kyčelního kloubu standardní výkon, který se provádí ve většině kvalitních nemocnic světa. A vůbec se využívá při artróze kyčelního kloubu.

Právě tento kloub je kvůli lidské evoluci pod nesmírným tlakem. Protože člověk chodí vzpřímeně jen po zadních končetinách, působí na kloub hmotnost trupu a současně dynamický tlak svalů v jeho okolí. Chrupavka proto někdy působení těchto sil nevydrží a začne se pod nadměrným tlakem opotřebovávat, což má negativní dopad na pohyblivost a také to zatěžuje druhou nohu.

Atróza postihuje ve vyšším věku asi osmdesát procent populace, je to tedy nejen nejčastější kloubní onemocnění – a také jedno z nejčastějších onemocnění vůbec. Příliš zatížený kloub se právě díky endoprotéze ovšem dá nahradit umělým materiálem.

Zmíněné onemocnění přitom není ale jedinou situací, kterou endoprotéza řeší. Využívá se také u zlomeniny v oblasti horního konce stehenní kosti, u některých nádorových onemocnění nebo nekróz či poúrazových stavů.

Samotná operace trvá asi hodinu, jde o poměrně náročný zákrok, během kterého i po kterém se musí řešit mnoho možných komplikací: od samotné operace přes možné záněty spojené s reakcí organismu na nové těleso až po pooperační problémy.

Co jde do těla

Zatímco Brit Charnley použil umělý kloub z nerezu, v současnosti se většina hlaviček vyrábí z kobalt-chromu nebo z keramického materiálu. Časté jsou už i náhrady, které se dají implantovat bez použití cementu. Po roce 2000 se rozšířila také metoda takzvaného Hip resurfacingu, která je vhodná pro dlouhou funkci náhrady. 

Medicínský vývoj se navíc nezastavuje ani u totálních endoprotéz. V poslední době se mluví o endoprotézách potažených zirkoniem, což je kovový prvek mimořádně odolný proti korozi. Jeho výzkumu se věnují například japonští vědci, kteří už s ním úspěšně experimentovali a potvrdili, že má v prostředí kloubu mimořádnou odolnost. Další práce ale upozornily, že materiál může vést i k vyšší míře zánětů.

Cestou by také mohly být „chytré“ implantáty. Ty by byly na rozdíl od těch současných schopné komunikovat s lékařem, stejně jako shromažďovat informace o pacientovi i samotné náhradě. Takový přístroj by svedl například přesně popsat cyklus opotřebení. Sesbírané údaje by mohly říct i to, v jakém terénu má implantát největší problémy, nebo lépe předpovídat, jestli nemůže selhat.

Jednu takovou endoprotézu už lékaři implantovali – stojí za ní tým kalifornského experta Darryla D'Limy. Zatím ale není připravená na sériové použití kvůli nadměrné velikosti a ceně, která se pohybuje ve stovkách tisíc dolarů.

Potenciál kmenových buněk

Ještě zajímavěji vypadá práce na náhradě kyčelního kloubu pomocí orgánu vyrobeného z kmenových buněk pacienta. Pokud by se tato metoda ujala, mohla by nahradit všechny ty, které existují dnes. Vymýšlí ji na mnoha univerzitách, ale vloni přišla s potenciálně zajímavým řešením Washingtonská univerzita. Tým Farshida Guilaka totiž vyvinul způsob, jak nechat v laboratoři vyrůst kloubní náhradu z kmenových buněk v pacientových tukových zásobách.

Lékaři tyto buňky naprogramovali, aby vyrostly v novou kloubní tkáň, která na sebe vzala podobu kuličky. A navíc přiměli tuto chrupavku, aby vypouštěla protizánětlivé molekuly, které zabraňují návratu artrózy. Vše popsali v odborném časopise Proceedings of the National Academy of Sciences.

Tento výzkum je zatím teprve v počátcích, ale podle washingtonských expertů se může stát náhradou současných invazivních a relativně krátkodobých řešení nečekaně brzy. V současné době je životnost náhrad asi dvacet let, lékaři tedy neradi implantují kloubní náhrady lidem ve věku pod padesát let – druhá náhrada, která odstraní původní opotřebený implantát, je totiž náročná a může poškodit neopravitelně kost.

„Přišli jsme na to, jak vytvořit umělý kloub z pacientových vlastních kmenových buněk, které vytvoří chrupavkovou tkáň,“ uvedl Farshid Guilak. „V kombinaci s genovou terapií uvolňuje protizánětlivé molekuly, aby potlačily artrózu.“

Lékaři při tom využívají také technologii 3D tiskáren – vyrobenou tkáň díky ní dokážou velmi přesně vymodelovat tak, aby odpovídala pacientovi. Autoři této technologie věří, že by se první takové náhrady mohly objevit na operačních sálech do pěti let.